近年、世界のエネルギー貯蔵市場は爆発的な成長を遂げています。関連データによると、2024年の世界の新規エネルギー貯蔵設置容量は約175.4GWhであり、2025年には247GWhに達し、前年比35%増加すると予想されています。しかし、貯蔵規模の拡大に伴い、安全事故も年々増加しています。統計によると、2025年1〜5月には世界で新たに18件のエネルギー貯蔵関連の安全事故が発生し、そのうちシステムレベルの欠陥が72%を占めていました。絶縁障害と漏電は、エネルギー貯蔵システムの「見えない殺人者」として、システム安全を脅かす核心的なリスクとなっています。本稿では、電気化学エネルギー貯蔵システムにおける絶縁障害に焦点を当て、漏電監視技術の応用について探ります。
電気化学エネルギー貯蔵システム（ESS）は主に以下の部分で構成されています：
•バッテリー群：貯蔵の核心で、電力の蓄積と放出を提供します。
•PCS（エネルギー変換システム）：直流と交流の双方向変換を実現します。
•BMS（バッテリー管理システム）：バッテリーの状態を監視し、安全な運転を確保します。
•EMS（エネルギー管理システム）：エネルギーのスケジューリングを最適化し、システム効率を向上させます。
電力の流れ：電力はバッテリー群、PCS、負荷/電網間で伝送されます。通信データの流れ：各モジュール間はデータの相互作用を通じて協調制御を実現します。
電気化学エネルギー貯蔵システム Electrochemical Energy Storagy Stortage
直流側の漏電
交流側の漏電
バッテリー内部
•電池の漏液：電解液が漏れた後、高圧極柱と外殻の間に導電経路を形成し、漏れ電流を発生させます。
•セパレータの損傷：内部の微小短絡が異常な漏れ電流経路を形成し、熱暴走を引き起こす可能性があります。
バッテリーモジュールとバッテリークラスタレベル
•接続点の異常：ボルトの緩み、腐食により接触抵抗が増大し、絶縁材料が焼損し、接地漏電を引き起こします。
•高圧ケーブルと銅排：絶縁層が破損した後、露出した導体が金属フレームに接触し、漏電を引き起こします。
•BMSサンプリング線束：絶縁が破損した後、高圧部品に接触し、BMSが麻痺したり火災を引き起こしたりする可能性があります。
バッテリーシステムレベル
•冷却液の漏れ：冷却液が漏れた後、導電橋を形成し、絶縁低下や短絡を引き起こします。
•塵埃と結露：塵埃と水蒸気が混ざり合って導電膜を形成し、絶縁抵抗を低下させ、クリープを引き起こします。
•設置とメンテナンスの問題：工具の遺留や帯電部品への偶発的な接触により、直接的に短絡や漏電を引き起こします。
上記のリスクに対処するために、設計段階で冗長絶縁と障害隔離措置を採用するだけでなく、絶縁抵抗テストと漏れ電流のリアルタイム監視を強化する必要があります。以下は一般的な漏れ電流監視技術方案の比較です：
| 絶縁監視装置 (IMD) 残余電流トランス | 信号注入法による絶縁抵抗測定 不平衡電流の検出 | 成熟しており、直流システムに適している 交流側に適している | 応答が遅く、障害点を特定できない 直流漏電検出能力が弱い |
|---|---|---|---|
| 抵抗分圧法 | 接地抵抗の測定 | コストが低い | 精度が低い（>100mA） |
| 磁束ゲートセンサ | 高周波磁束ゲート技術 | 高精度（μAレベル）、低温ドリフト | コストが高い |
結論：磁束ゲート技術は、その高精度と迅速な応答特性により、エネルギー貯蔵システムの微小漏れ電流に対する厳しい監視ニーズに適しています。
磁束ゲート漏れ電流センサは、高周波磁束ゲート技術を採用し、マイクロアンペアレベルの漏れ電流監視を実現し、電気化学エネルギー貯蔵システムの直流側絶縁障害検出に適しています。その核心的な優位性は以下の通りです：
•高精度：測定範囲は±15mAから±300mAで、精度は±0.5%に達します。
•低温ドリフト：ゼロ点の温度ドリフトはわずか±1.5mV/Kで、複雑な環境に適応します。
•迅速な応答：応答時間は500msで、障害を及时に発見します。
•高信頼性：絶縁耐圧は3kVで、IEC60664-1:2020などの国際基準に準拠しています。
このセンサの原辺と尚辺は絶縁されており、直流漏れ電流を測定するために使用されます。
•バッテリースタックの絶縁障害検出：直流側短絡による熱暴走を防止します。
•直流バスの漏電監視：システムの安全な運転を確保します。
•供給電圧：±12 V〜±15 V
•定格測定範囲：±10 mA〜300 mA
•測定範囲：±15 mA〜360 mA
•作動温度：-40℃〜70℃
•理論利得：500V/A
•直線性：0.5%
FR2V 0.01 H00
※特に説明がない限り、以下のデータはTA=25℃, Vc=±15V, 出力電圧参照Rt=10kΩの条件下でのテスト結果です。
| パラメータ | シンボル | 単位 | 最小値 | 典型値 | 最大値 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 原辺定格残余中流有効値 | h | mA | ±10 | |||
| 原辺残余電流測定範囲 | IPM | m | 15 | 15 | ||
| 供給電圧 | Vc | V | 112 | 115 | @5% | |
| 電流消費 | k | m | 20 | @h=UA | ||
| 定格出力電圧 | Vaur | V | +！ | |||
| 測定抵抗 | RL | kΩ | 2 | |||
| 理論利得 | Gm | VIA | 500 | 0-40℃-70℃ | ||
| 利得誤差の温度ドリフト | TCG | mV/k | +15 | |||
| ゼロ点電圧 | V | mV | -50 | +20 | 50 | |
| ゼロ点電圧の温度ドリフト(a)=-0 | ICVer | mV/k | +15 | @-40℃-70℃ | ||
| 直線浸差0 | fL | % | -1 | +05 | 1 | |
| 精度 | X | % | -1 | ±0.5 | 1 | |
| 応答時間@90%of.cn | fr | ms | 500 | |||
| 周波数帯域幅 | BW | KlL | DC |
絶縁障害と漏電は、エネルギー貯蔵システムの安全運転における重大な隐患です。磁束ゲート漏れ電流センサなどの高精度監視技術を採用することで、微小漏れ電流のリアルタイム監視を実現し、障害を及时に発見して処理し、熱暴走や火災事故を効果的に防止することができます。エネルギー貯蔵システムの設計と運用においては、冗長絶縁設計、環境制御、高精度監視技術を組み合わせて、多層的な安全防護体系を構築する必要があります。
直線性：0.5%
理論利得：500V/A
作動温度：-40℃〜70℃
測定範囲：±15 mA〜360 mA
定格測定範囲：±10 mA〜300 mA
供給電圧：±12 V〜±15 V
直流バスの漏電監視：システムの安全な運転を確保します。
バッテリースタックの絶縁障害検出：直流側短絡による熱暴走を防止します。
高信頼性：絶縁耐圧は3kVで、IEC60664-1:2020などの国際基準に準拠しています。
迅速な応答：応答時間は500msで、障害を及时に発見します。
低温ドリフト：ゼロ点の温度ドリフトはわずか±1.5mV/Kで、複雑な環境に適応します。
高精度：測定範囲は±15mAから±300mAで、精度は±0.5%に達します。
設置とメンテナンスの問題：工具の遺留や帯電部品への偶発的な接触により、直接的に短絡や漏電を引き起こします。
塵埃と結露：塵埃と水蒸気が混ざり合って導電膜を形成し、絶縁抵抗を低下させ、クリープを引き起こします。
冷却液の漏れ：冷却液が漏れた後、導電橋を形成し、絶縁低下や短絡を引き起こします。
BMSサンプリング線束：絶縁が破損した後、高圧部品に接触し、BMSが麻痺したり火災を引き起こしたりする可能性があります。
高圧ケーブルと銅排：絶縁層が破損した後、露出した導体が金属フレームに接触し、漏電を引き起こします。
接続点の異常：ボルトの緩み、腐食により接触抵抗が増大し、絶縁材料が焼損し、接地漏電を引き起こします。
セパレータの損傷：内部の微小短絡が異常な漏れ電流経路を形成し、熱暴走を引き起こす可能性があります。
電池の漏液：電解液が漏れた後、高圧極柱と外殻の間に導電経路を形成し、漏れ電流を発生させます。
接地障害：機器の損傷や人身の感電を引き起こす可能性があります。
直流アーク：交流アークよりも消しにくく、非常に危険です。
バッテリークラスタ間の短絡、絶縁不良：熱暴走を引き起こし、火災を引き起こす可能性があります。
EMS（エネルギー管理システム）：エネルギーのスケジューリングを最適化し、システム効率を向上させます。
BMS（バッテリー管理システム）：バッテリーの状態を監視し、安全な運転を確保します。
PCS（エネルギー変換システム）：直流と交流の双方向変換を実現します。
バッテリー群：貯蔵の核心で、電力の蓄積と放出を提供します。